JP2550494B2 - 加工機適応制御装置 - Google Patents

加工機適応制御装置

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JP2550494B2
JP2550494B2 JP1031670A JP3167089A JP2550494B2 JP 2550494 B2 JP2550494 B2 JP 2550494B2 JP 1031670 A JP1031670 A JP 1031670A JP 3167089 A JP3167089 A JP 3167089A JP 2550494 B2 JP2550494 B2 JP 2550494B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、各種加工機の適応制御装置に関し、特に
加工ノウハウ等,望ましい加工状態を実現するための複
数の手法を知識ベースとして独立に記述し,これに基づ
いて制御する事により,容易に常に望ましい加工状態を
保持することができる加工機適応制御装置に関するもの
である。
〔従来の技術〕
以下,各種加工機として放電加工機を例にとつて説明
する。
第8図は例えば特公昭62−10769号公報に示された従
来の放電加工機の適応制御装置の構成図であり,図にお
いて(1)は加工電極,(2)は被加工物,(3)は加
工槽,(4)は加工液,(5)は主軸,(6)は駆動電
動機,(7)は速度あるいは位置検出器,(21)は電極
位置制御部,(22)は加工電源,(23)は検出値処理
部,(31)は適応制御部である。
次に動作について説明する。加工電源(22)によつて
加工電極(1)と被加工物(2)との間にパルス状の電
圧が加えられ、この間の放電により被加工物(2)が加
工電極(1)の動きに伴なつて加工される。電極位置制
御部(21)は加工電極(1)と被加工物(2)とを放電
に適正な間隔に保つため検出値処理部(23)より得られ
る平均極間電圧を基準電圧と比較しその差電圧に応じて
加工電極(1)の位置あるいは速度の制御を行なう。
放電加工においては加工電極(1)と被加工物(2)
との間隙は一般に十ミクロン〜数十ミクロン程度と狭
く,特に加工面積が広い時などには加工によつて生じた
加工くずがこの間隙を通つて排出されにくくなつてい
る。このため加工間隙な加工くずが滞留し放電がその部
分に集中するなど異常報電が生じやすい。このような状
況は加工くずの発生量が排出能力を上まわつているため
に生じるのであり,これを防止するためには異常状態を
検知あるいは予知し加工くずの発生量を抑える,加工く
ずの排出能力を高めるなどの処置をとれば良い。
第9図は加工電極(1)の位置の動きを示したもので
あり,(a)は正常な加工が行なわれている場合,
(b)は加工間隙に異常が生じた場合である。加工に伴
ない加工電極(1)は10ミクロン〜100ミクロン程度の
振動をしているが,正常な加工が行なわれている場合に
は加工電極(1)の降下時から上昇時に移る極下点(10
1)は加工が進行するために次第に降下している。しか
し,加工間隙に異常が生じると第9図(b)に見られる
ように極下点(101)は上昇する傾向にある。したがつ
て,この極下点(101)の上昇を検出し加工くずの発生
量を抑えるために加工電極(22)より供給される電流パ
ルスのパルス巾を狭くする,加工くずの排出能力を高め
るために加工電極(1)の定時引き上げ量を増大させる
などの処置をとれば良い事がわかる。
第8図において検出値処理部(23)は位置検出器
(7)より得られる加工電極(1)の位置にの動きによ
り極下点(101)を検出し,適応制御部(31)へ極下点
(101)の上昇あるいは下降を知らせる。適応制御部(3
1)はこの上昇が一定のしきい値を越えた際に加工間隙
に異常が生じたと判断し,加工くずの発生量を抑えるた
めに例えば電流パルスのパルス巾を狭くする,あるいは
加工くずの排出能力を増大させるために電極引き上げの
量を増大させる等の指令を電極位置制御部(21)および
加工電極源(22)へ送出する。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の加工器適応制御装置は以上のように構成されて
いうので,例えば電極引き上げ量の変更に際しては,単
に極下点の上昇が一定のしきい値を越えた際に電極引き
上げ増大するという手法を用いて得られる結果だけで電
極引き上げ量の変更を決定しているために,複雑な手法
を用いた制御が実現しにくいという問題点があつた。
この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので,複数の手法に基づいて加工状態を認識し,
これに基づいて操作量を決定できるとともに,容易に手
法の追加,変更ができるため,作業者の持つ複雑な加工
ノウハウ等を盛り込んで自動加工等を実現することがで
きる加工器適応制御装置を得ることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係る加工機適応制御装置は、加工条件と加
工中の加工の不安定度またはこれに相当する量を認識す
るための検出値と加工状況を格納する状況記憶部、前記
加工状況とその加工状況での不安定度またはこれに相当
する量の認識値との関係を定める手法を複数個記述した
知識記憶部、前記状況記憶部に格納された加工状況と前
記知識記憶部に格納されたその加工状況に関連する手法
とにより得られる複数個の認識値を合成することによ
り、加工中の加工の不安定度またはこれに相当する量の
合成認識値を求める推論部、および少なくとも前記合成
認識値を用いて望ましい加工状態を達成する加工条件を
求める操作量決定部とを備えたものである。
〔作用〕
この発明においては,推論部が複数の手法により得ら
れる加工の不安定度あるいはこれに相当する量を合成
し,これを用いて操作量を決定す事により複雑な加工ノ
ウハウに基づいた適応加工を実現するものであり,また
知識記憶部に手法を推論部と独立して記述する事により
手法の追加,変更が容易に行なえるようになる。
〔発明の実施例〕
以下,この発明の一実施例を図について説明する。第
1図において,(1)〜(23)は従来装置と同一又は相
当する部分であり,(31a)は適応制御部,(41)は状
況記憶部,(42)は知識記憶部,(43)は推論部,(4
4)は操作量決定部である。
次に動作について説明する。知識記憶部(42)には第
2図に示すような不安定度を認識する手法が複数個記述
されており,手法1は従来の同じ極下点の上昇により不
安定度を認識し,これに応じて電極引き上げ量の増加を
判断するものであるが,従来は単にしきい値により異常
あるいは正常を判断していたのに対し,この発明では知
識記憶部(42)に推論部(43)と独立してソフトウエア
により記述するため,より複雑な手法の記述が可能とな
つている。手法2は電極と被加工物に印加されるパルス
電圧の印加時より放電開始までの時間(以下,無負荷時
間と呼ぶ)の分布密度変化率により不安定度を認識する
手法を示している。なお,知識記憶部(42)への手法の
記述はソフトウエアによる記述の外に,ハードウエアで
あるオペアンプ,スイッチ等を使つて実現することもで
きる。
第3図は推論部(43)により知識記憶部(42)に記述
された手法および状況記憶部(41)に記述された加工状
態を認識するための検出値および加工条件を用いて不安
定の認識値の増減量を求める手順を示したフローチャー
トである。まず推論部(43)は知識記憶部(42)より手
法1を読み込み状況記憶部(41)に記述された極下点の
上昇の度合に応じて手法1による不安定の認識の値の増
減量,Z1を得る(ステツプS31〜S34)。同様にして手法
2および無負荷時間の分布密度変化率の値により手法2
による不安定の認識値の増減量,Z2を得る(ステツプS3
5,S32〜S34)。
次に,この実施例の場合N=2であるから,ステツプ
S35がYESとなり,二つの手法により得られた二つの結果
を合成する事により不安定の合成認識値の増減量Ztが決
定され,操作量決定部(44)へ出力される(ステップS3
6〜S37)。上記の合成は例えば次の(1)式のように各
々の結果の平均をとる事が考えられる。
N:手法の数 ここで手法2を用いる際には無負荷時間の分布密度変
化率が必要となるが,これは検出値処理部(23)におい
てある一定の区間の無負荷時間を計測し,これを第2図
に示された(5)式に従つて分布密度変化率を演算し条
項記憶部(41)に記述すれば良い。また,手法1におい
て極下点の上昇の値が必要となるが,これも検出値処理
部(23)において求め,状況記憶部(41)に記述すれば
良い。
第4図は求められた不安定度に基づいて,電極引き上
げの増減量を決定する手順を示したフローチャートであ
る。まず不安定dに応じて電極引き上げの増減量及び安
定状態持続カウンタNのを決定する(ステツプS51〜S5
6)。例えば,1d<4の場合には,電極引き上げ量を
1ステツプ増加させ(ステツプS53),安定状態持続カ
ウンタNをリセツトする(ステツプS54)。次に,安定
状態持続カウンタの値が1000を越えていれば,ステツプ
S57がYESとなり,電極引き上げ量を1ステツプ減少させ
(ステツプS58),安定状態持続カウンタをリセツトす
る(ステツプS59)。このようにして電極引き上げの増
減量が決定され,電極位置制御部(21)へ出力される
(ステツプS60)。
このように複数の結果を合成して加工状態(不安定の
認識値の増減量)を求める事により複数個の手法に基づ
いた加工状態の認識を行ない,これに基づいて加工条件
(電極引き上げの増減量)を決定する事により,複雑な
適応制御を実現する事ができるようになる。
なお,上記実施例では知識記憶部(42)には,極下点
の上昇,無負荷時間の分布密度変化率を用いて不安定の
認識値の増減量を決定する手法が二つ記述されていた
が,加工中に発生する音,加工電極(1)の振動状態,
加工液(4)の中の泡の出方等を用いて,不安定度,加
工の良否等の加工状態を認識する二つ以上の手法を知識
記憶部(42)に記述し,これにより加工状態を認識すれ
ば,より高度で複雑な適応制御を実現できる事はもちろ
んである。
また,上記実施例では推論部(43)における結果の合
成手法として(1)式を用いたが,重み付け平均,和,
最大値あるいは最小値等各種の手法を用いて合成する事
ももちろん可能である。
さらに,上記実施例では知識記憶部(42)に記述され
る手法は第2図に示すように自由な形式で記述されてい
たが,「もし〜ならば〜を〜せよ」というルールの形式
を用いて記述する事もできる。
例えば手法2をこの形式の用いて記述すると第5図の
ようになる。同様に手法1についても「もし〜ならば〜
を〜せよ」というルールの形式を用いて表現すると,記
述の形式が統一され,知識記憶部(42)が記述が容易に
なり,推論部(43)の処理が単純になるといつた効果が
ある。
さらに,上記実施例では知識記憶部(42)に記述され
る手法は例えば第5図の手法(2a)においては,「もし
0.8以下ならば」のように定量的な値で示されている
が,作業者の加工ノウハウは「大きい」,「小さい」と
いつた定性的な言葉で表現される事も多く,このような
定性的な表現が可能なフアジイ集合の用いたルールによ
り手法を記述する事も可能である。第5図に示すような
手法をこのフアジイ集合を用いて記述すると第6図のよ
うになる。この際,「大きい」,「小さい」といつた定
性的な表現を取扱うたむめに第7図に示すメンバーシツ
プ関数が用いられる。
例えば手法2Aにおいて「無負荷時間の分布密度変化率
が小さければ」と表現されているが,この「小さい」に
対するフアジイ集合は第7図の無負荷時間の分布密度変
化を示す図において「小さい」に対するメンバーシツプ
関数によつて表わさえる。例えば変化率の値が0.7であ
ればメンバーシツプ関数の値は1であり,変化率の値が
0.9であればメンバーシツプ関数の値は1/3となる。ここ
でメンバーシツプ関数の値が1とはその集合に完全に属
するという事であり,また0とはその集合に全く属さな
い事を示す。
第6図のように手法がフアジイ集合を用いたルールに
より記述される場合には、フアジイ合成(フアジイ推論
とも呼ばれる)により加工条件を決定することになる。
フアジイ合成には種々の方法が提案されているが,例え
ば次のような方法がある。
今,ルールガ次のように表現されていたとする。
ルールi:もしx1がAiでかつyiがBiのらばuをCiとせ
よ。
ここで,xi,yiは極下点の上昇等,状況記憶部(41)に
記述された加工状態を認識するための検出値あるいは加
工条件,uは操作量決定部(44)へ出力される加工状態あ
るいはこれに相当する量,Ai,Bi,Ciは「大きい」,「小
さい」といつたフアジイ集合,添字iはi番目のルール
に対応する事を示す。さらに,Ai,Bi,Ciに対するメンバ
ーシツプ関数をfAi,fBi,fCiで示すと,決定される加工
条件utは(2)式〜(4)式で求められる。
ここで∧,∨はそれぞれ最小値,最大値をとる演算
子,*は積あるいは最小値をとる演算子である。このよ
うフアジイ合成により,(2)式において各ルールにお
ける結果求め,この複数の結果を(3),(4)式のよ
り合成して加工状態あるいはこれに相当する量utを求
め,これに求づいて加工条件を変化させる事により,複
数の手法に基づいた複雑な適応制御を容易実現できるよ
になる。
さらに,上記実施例では加工機が放電加工機であると
したが,加工中の加工状態に応じて加工条件を調節する
事により適応制御が実現できるレーザ加工機,ビーム加
工機,電解加工機,NC旋盤,NC研削盤等においても複数の
手法により得られら結果を合成して加工状態あるいはこ
れに相当する量を認識しこれに基づいて加工条件を決定
する事により容易に複雑な適応制御を実現できるように
なる事あ明らかである。
上記実施例で述べたように,この発明では推論部(4
3)と“独立して”手法を知識記憶部(42)に記述して
いるから,手法の追加・変更を行なう際には,知識記憶
部(42)に記憶さるえている手法のデータを追加・変更
するだけでよい。実際にある手法を実行する手順,ある
いは複数の手法を合成する手順は,第2図あるいは
(2)〜(4)式で記述されるフアジイ推論等であり
(推論部(43)にある)、これを変更する必要はない。
例えば,電極の振動により不安定度が決定する手法
を,手法3として追加する場合を考えると,「独立して
記述した場合」には単にこの手法を知識記憶部(42)に
追加記述するだけで済むが(データベースの変更の
み),「独立して記述しない場合」には,この手法をど
のように実行し,他の手法とどのように合成し最終的に
不安定度を決定するのといつた手順を考え,適応制御部
(31)のプログラムを含めて変更か必要となる。
〔発明の効果〕
以上のように,従来の手法では単純な手法に基づいて
加工を実現するが,あうりは複雑な手法を実現しようと
すると非常に複雑な手法を記述する必要があつたが,こ
の発明によれば加工ノウハウ等の手法を知識記憶部に推
論部と独立して記述する事により手法の追加・変更が容
易になるとともに,推論機構により複数の手法より得ら
れる加工状態を合成し,これを用いて操作量を決定する
結果,種々の要因を考慮した複雑な適応制御が容易に実
現できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による加工機適応制御装置
の構成図,第2図は不安定の認識値の増減量を変化させ
る手法を記述した説明図,第3図は不安定の認識値の増
減量を求めるフローチャート,第4図は電極引き上げの
増減量を求めるフローチャート,第5図は不安定の認識
値の増減量を変化させる手法をルールを用いて記述した
説明図,第6図は不安定の認識値の増減量を変化させる
手法をフアジイ集合されたルールを用いて記述した説明
図,第7図はフアジイ集合に対するメンバーシツプ関数
を記述した説明図,第8図は従来の加工機適応制御装置
の構成図,第9図は加工電極の動きを示した説明図であ
る。 図において,(21)は電極位置制御部,(22)は加工電
源,(23)は検出値処理部,(31a)は適応制御部,(4
1)は状況記憶部,(42)は知識記憶部,(43)は推論
部,(44)は操作量決定部である。 なお,図中,同一符号は同一又は相当部分を示す。
フロントページの続き (72)発明者 丸山 寿一 兵庫県尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電機株式会社産業システム研究所内 (56)参考文献 特公 昭62−10769(JP,B2)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】加工中に加工条件を変化させることが出来
    る加工機において、加工条件と加工中の加工中の不安定
    度またはこれに相当する量を認識するための検出値との
    加工状況を格納する状況記憶部、前記加工状況とその加
    工状況での不安定度またはこれに相当する量の認識値と
    の関係を定める手法を複数個記述した知識記憶部、前記
    状況記憶部に格納された加工状況記憶部に格納された加
    工状況と前記知識記憶部に格納されたその加工状況に関
    連する手法とにより得られる複数個の認識値を合成する
    ことにより、加工中の加工の不安定度またはこれに相当
    する量の合成認識値を求める推論部、および少なくとも
    前記合成認識値を用いて望ましい加工を達成する加工条
    件を求める操作量決定部を備え、この求めらた加工条件
    に基づいて加工機の加工条件を変化させることを特徴と
    する加工機適応制御装置。
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